Прогрессивные направления применения взрывчатых веществ.
Военное применение:
В военном деле взрывчатые вещества используются в качестве метательных зарядов для различного рода оружия и предназначаются для придания снаряду (пуле) определённой начальной скорости.
Их также применяют для снаряжения боевых частей ракет различных классов, снарядов реактивной и ствольной артиллерии, артиллерийских и инженерных мин, авиационных бомб, торпед, глубинных бомб, ручных гранат и т. д.
Промышленное применение:
Взрывчатые вещества широко используются в промышленности для производства различных взрывных работ.
Существуют произведения монументального искусства, изготовленные с помощью взрывчатых веществ.
В Российской Федерации запрещена свободная реализация взрывчатых веществ, средств взрывания, порохов, всех видов [источник не указан 1290 дней] ракетного топлива, а также специальных материалов и специального оборудования для их производства, нормативной документации на их производство и эксплуатацию.
Научное применение:
В научно-исследовательской сфере взрывчатые вещества широко используются как простое средство достижения в экспериментах значительных температур, сверхвысоких давлений и больших скоростей.
Классификация взрывов.
Взрывы конденсированных взрывчатых веществ (КВВ). При этом происходит неконтролируемое резкое высвобождение энергии за короткий промежуток времени в ограниченном пространстве. К таким ВВ относятся тротил, динамит, пластид, нитроглицерин и др.
Взрывы топливовоздушных смесей или других газообразных, пылевоздушных веществ (ПЛВС). Эти взрывы еще называют объемными взрывами.
Взрывы сосудов, работающих под избыточным давлением (баллоны со сжатыми и сжиженными газами, котельные установки, газопроводы и т.д.). Это так называемые физические взрывы.
Общая характеристика промышленных ВВ.
Взрывчатые вещества обладают следующими характеристиками:
-способность к экзотермическим химическим превращениям;
-способность к самораспространяющемуся химическому превращению.
Важнейшими характеристиками взрывчатых веществ являются:
-скорость взрывчатого превращения (скорость детонации или скорость горения);
-давление детонации;
-теплота (удельная теплота) взрыва;
-состав и объём газовых продуктов взрывчатого превращения;
-максимальная температура продуктов взрыва (температура взрыва);
-чувствительность к внешним воздействиям;
-критический диаметр детонации;
-критическая плотность детонации.
При детонации разложение взрывчатых веществ происходит настолько быстро (за время от 10?6 до 10?2 сек), что газообразные продукты разложения с температурой в несколько тысяч градусов оказываются сжатыми в объёме, близком к начальному объёму заряда. Резко расширяясь, они являются основным первичным фактором разрушительного действия взрыва.
Ассортимент промышленных ВВ.
Аммиачно-селитренные ВВ, содержащие в качестве окислителя аммиачную селитру NH4NO3–аммониты. Аммониты, состоящие из смеси тротила с селитрой, содержащие более 20% тротила, называются аммотолами. По чувствительности и опасности при изготовлении эти вещества опаснее тротила. Аммоналы – аммониты, содержащие алюминиевую пудру. Эти смеси могут загораться при соприкосновении с водой. Тушить водой при загорании категорически запрещается. Динамоны - смеси аммиачной селитры с горючими невзрывчатыми добавками (сухим торфом, древесной корой и т.д.).
Хлоратные и перхлоратные ВВ содержат в своем составе соли хлорноватой и хлорной кислот.
Преимущественно применяют соли хлорат калия KСlО3 ("бертолетова соль"), перхлорат калия KСlО4 и перхлорат аммония NH4ClO4. При нагревании KСlО3 плавится, а около 4000С начинает разлагаться, причем распад может идти по двум направлениям: 4KСlО3 ? 4KСl + 6О2 или 4KСlО3 ? 3KСlО4 + KСl
Бертолетова соль KСlО3 и хлорноватокислый Рb(СlО3)2 свинец при стирании, толчке или нагревании с сахаром, мукой, древесиной (т.е. с органическими веществами), а также с углем, серой, фосфором, металлическими порошками взрываются очень сильно. Еще более сильные взрывы имеют место при взаимодействии хлоратов этих металлов с цианистым калием КСN, роданистым калием КСNS, сернистым железом Fe2S3, сернистой сурьмой. При работе с хлоратами поблизости не должно быть выделения сероводорода. Чрезвычайно чувствительны хлораты к жирам и маслам, поэтому не допускается контакт этих веществ с промасленной ветошью. Крепкие кислоты при взаимодействии с хлоратами выделяют из него взрывчатую двуокись хлора, которая кипит при +90С, а взрывается при 600С. Наибольшую опасность представляют высушивание хлоратов и размалывание сухого продукта. Взрывчатое начало в хлоратах представляет входящая в состав его хлорноватая кислота НСlО3, которая известна только в растворе. Ее концентрированные растворы воспламеняют простым соприкосновением такие органические вещества как бумага, ткани, дерево и т.п. Возможность применения хлоратных и перхлоратных ВВ для снаряжения боеприпасов сильно ограничена из-за большой чувствительности к механическим воздействиям.
Оксиликвиты – смеси жидкого кислорода с пористыми горючими веществами. Пропитывание оксиликвитных патронов, например, с торфом, производится непосредственно перед применением. Жидкий кислород энергично испаряется, и в зависимости от размеров патрона за время от нескольких минут до 1,5 часов такого рода боеприпасы теряют свои взрывные свойства. Аналогичным образом может быть использован и жидкий воздух (переходит в жидкое состояние при давлении 39 атмосфер и охлаждении до – 1400С). При испарении жидкого воздуха он теряет больше легколетучего азота, чем кислорода, и поэтому остающаяся жидкость все время обогащается кислородом. В этот момент жидкий воздух похож на динамит.
Взрывчатые соединения азота с хлором, бромом, иодом и серой. Нитрохлорид – хлористый азот NCl3 (масло Дюлонга) получается пропусканием хлора через раствор хлорида аммония: NH4Cl+ 3Сl2?4HСl+NCl3. Хлористый азот представляет собой маслянистую желтую жидкость с резким запахом. При нагревании выше 900С (или ударе) он взрывается с чрезвычайной силой, при этом распадается на элементы (азот и хлор). Даже влажный, он взрывается от соприкосновения с фосфором, аммиаком, мышьяком, селеном, калием, натрием, жирными и эфирными маслами, жирами, скипидаром, каучуком. В сухом виде он взрывается от освещения лучами солнца или искусственного света. При взрыве хлористого азота пламени не образуется, но если он соприкасается с горючими веществами, они загораются от взрыва, и пожар возможен. Бромистый азот NBr3 и иодистый азот NI3 представляют собой соответственно маслообразную жидкость и черный порошок, по своим свойствам подобны хлористому азоту. Известны случаи, когда небольшое количество сухого иодистого азота, находящееся на одном конце скамейки, взрывалось, если на другой конец скамейки осторожно садился человек. Небольшие количества этих веществ взрывались даже от звуков музыкальных инструментов. Сернистый азот N2S3 –желтое вещество, взрывается от трения, удара и при 1790С, но менее энергично, чем предыдущие. При этом взрыв происходит с образованием пламени и может вызвать пожар.
Принципы создания промышленных ВВ.
К общим принципам построения ВВ относятся:
- правильная сбалансированность состава или смеси по кислороду;
- многофункциональность компонентов;
- обеспечение требуемых физико-химических, энергетических и эксплуатационных характеристик теоретически обоснованным подбором компонентов и их соотношения, выбором технологии и упаковки;
- использование иедефицитных, легкодоступных исходных материалов, имеющих широкую сырьевую базу.
Первый принцип обеспечивает наибольший энергетический эффект смесевому ВВ, поскольку полностью используются потенциальные энергетические возможности, заложенные в окислителе и горючем материале; он позволяет регулировать состав продуктов взрыва таким образом, чтобы в нем содержалось минимальное количество ядовитых газов (окись углерода (СО), окислы азота (N0, NOj), хлор- и серосодержащие соединения и т.д.). Согласно этому принципу, ПВВ рассчитываются на нулевой кислородный баланс, так как отклонение кислородного баланса от нулевого приводит к повышению содержания ядовитых газов в продуктах взрыва, а именно, продукты неполного окисления горючих материалов при отрицательном кислородном балансе и окислы азота - при положительном. Положительный кислородный баланс с избытком кислорода против стехиометрического расчета до 5% имеют ВВ, которые применяются на открытых работах, где нет ограничений по составу продуктов взрыва. Отрицательный кислородный баланс до 10-15% допускается в смсссвых ВВ, содержащих в составе значительное количество бризантных ВВ.
Принцип многофункциональности компонентов широко применяется на практике построения смесевых ВВ, так как он позволяет изготовить взрывчатые материалы с требуемыми характеристиками при меньшем числе исходных компонентов.
Третий и четвертый принципы позволяют разработать легкодоступные, недорогостоящие ПВВ, которые отличаются друг от друга по агрегатному состоянию, физической и химической стойкости; имеют предохранительные свойства различной степени и обладают взрывчатыми свойствами, изменяющимися в широком диапазоне.
Известны промышленные ВВ, созданные по принципу, отличному от вышеописанных. Например, при построении смесей с хорошей детонационной способностью используют принцип сочетания компонентов, разлагающихся при взрывчатом превращении независимо друг от друга. Причем продукты разложения компонентов нс реагируют между собой. По этому принципу созданы ПВВ - смеси тротила и гексогена, сплавы ТЭНа с тротилом, смеси нитроглицерина с нитратами целлюлозы. Известен принцип, согласно которому в процессе взрывчатого превращения смссевого ВВ один из компонентов окисляется продуктами распада второго компонента, не являющегося окислителем. По этому принципу разработан, например, алюмогол - смесь тротила с металлическим алюминием, в котором алюминий окисляется кислородом, содержащимся в тротиле, хотя последний имеет резко выраженный отрицательный кислородный баланс (-74%).
Для проведения взрывных работ в шахтах, опасных по газу и пыли, применяют особый тип ПВВ - предохранительные или антигризутные, которые при взрывчатом превращении не вызывают воспламенение или детон
